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(15分)硅基太阳电池需用化合物甲作钝化材料,甲的摩尔质量为140 g·mol1,其中硅元素的质量分数为60%。已知1 molNH3与足量的化合物乙充分反应后可得到35 g 甲与6 g H2。工业上制乙的流程如下:满分5 manfen5.com请回答下列问题:

(1)乙的电子式是        ;比较热稳定性:乙_______NH3(填>,<或=)。

(2)NH3与足量的化合物乙反应制甲的化学方程式是                        

(3)合成炉内物质需在保护气氛下高温合成,下列气体可作保护气的有    (填字母编号)。

     A.O2      B.H2     C.N2      D.CO2       E.Ar 

(4)上述生产乙的过程中液氨的作用是______________________________________。

(5)甲与少量H2SO4溶液反应只得到H2SiO3和盐M两种产物,写出该反应的离子方程式               。请设计验证产物盐M的实验方案                                                            

 

(1) (2分) <(2分);(2)3SiH4+4NH3=Si3N4+12H2(2分);(3)B、E(2分); (4)制冷或降温(2分)(5)Si3N4 + 4H++ 9H2O = 3H2SiO3↓+ 4NH4+ (2分) 取少量滤液于试管中,先加稀盐酸无现象,再加氯化钡溶液,有白色沉淀生成;另取少量滤液于试管中,加入氢氧化钠固体(或浓溶液)并加热,产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸(或pH试纸)变蓝色,则说明盐M是 (NH4)2SO4。(3分,SO42-检验,加稀盐酸无现象的判断给1分,加氯化钡有白色沉淀给1分;NH4+检验1分) 【解析】 试题分析:由于甲的摩尔质量为140 g/mol,其中硅元素的质量分数为60%。则分子中含有Si的原子个数是(140×60%)÷28=3;因为1 molNH3与足量的化合物乙充分反应后可得到35 g甲与6 g H2。化合物甲中则除了含有Si元素外还含有N元素,含有1molN原子时质量是14g,则每mol的甲中含有N原子的个数是:(140÷35)=4,,4个 N原子与3个Si原子的相对原子质量质量的和是3×28+4×14=140,所以甲的化学式应该是Mg3N4;而1mol的氨气中含有H元素的质量是3g,由于在化学反应中元素的原子守恒,所以化合物乙中含有Si、H两种元素,含有Si:(35 g÷140g/mol)×3=0.75mol,含有H:3mol,n(Si):n(H)= 0.75mol:3mol=1:4,所以乙化学式是SiH4。(1)乙的电子式是;由于元素的非金属性N>Si,元素的非金属性越强,其相应的元素的氢化物的稳定性就越强,所以热稳定性SiH4< NH3;(2)NH3与足量的化合物乙反应制甲的化学方程式是3SiH4+4NH3=Si3N4+12H2;(3)在合成炉内Mg与Si发生反应产生Mg2Si物质需在保护气氛下高温合成,则可作保护气物质不能发生反应,A.O2与Mg、Si都能发生反应,不能作保护气体,错误;B.H2 与物质都不能发生反应,可以作保护气体,正确; C.N2与Mg会发生反应,所以不能作保护气体,错误; D.CO2与Mg会发生反应,所以不能作保护气体,错误;E.Ar与任何物质都不能发生反应,可以作保护气体,正确;(4)在上述生产乙的过程中液氨的作用是制冷或降温,防止物质分解;(5)甲与少量H2SO4溶液反应只得到H2SiO3和盐M两种产物,根据元素守恒盐应该是硫酸铵,该反应的离子方程式是Si3N4 + 4H++ 9H2O = 3H2SiO3↓+ 4NH4+;验证产物盐M的实验方案是取少量滤液于试管中,先加稀盐酸无现象,再加氯化钡溶液,有白色沉淀生成证明含有SO42-;另取少量滤液于试管中,加入氢氧化钠固体(或浓溶液)并加热,产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸(或pH试纸)变蓝色,则说明含有NH4+,则盐M是 (NH4)2SO4。 考点:考查化合物的推断、物质的电子式的书写、物质稳定性的比较、化学反应方程式和离子方程式的书写、SO42-与NH4+离子的检验的知识。  
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(12分)人体血液里Ca2+离子的浓度一般采用mg/mL来表示。加适量的草酸铵[(NH4)2C2O4]溶液,可析出草酸钙(CaC2O4)沉淀,将此草酸钙沉淀洗涤后溶于强酸可得草酸(H2C2O4),再用KMnO4溶液滴定,使草酸转化成CO2逸出。试回答:

(1)现需要80 mL 0.02 mol·L-1标准KMnO4溶液来进行滴定,则配制溶液时需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和______________________;配制时, KMnO4溶液应用强酸酸化,本实验选择________作酸化剂。若选择HNO3酸化,则结果可能________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。

(2)草酸与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式为_______________________________。

(3)滴定时,根据现象_______________________________________,即可确定反应达到终点。

(4)滴定的实验数据如下所示:

实验编号

待测血液的体积/mL

滴入KMnO4溶液的体积/mL

1

20.00

11.95

2

20.00

13.00

3

20.00

12.05

经过计算,血液样品中Ca2+离子的浓度为________mg/mL。

 

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(16分)碳及其化合物有广泛的用途。

(1) 将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气。反应为

C(s)+H2O(g) 满分5 manfen5.comCO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJ·mol-1

以上反应达到平衡后,在体积不变的条件下,以下措施有利于提高H2O的平衡转化率的是________。(填序号)

A.升高温度   B.增加碳的用量     C.加入催化剂    D.用CO吸收剂除去CO

(2) 已知:C(s)+CO2(g) 满分5 manfen5.com2CO(g) ΔH=+172.5 kJ·mol-1,则CO(g)+H2O(g) 满分5 manfen5.comCO2(g)+H2(g)的焓变ΔH=________。

(3) CO与H2在一定条件下可反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g) =CH3OH(g)。甲醇是一种燃料,可利用甲醇设计一个燃料电池,用稀硫酸作电解质溶液,多孔石墨作电极,该电池负极反应式为_______________。

若用该电池提供的电能电解60 mL NaCl溶液,设有0.01 mol CH3OH完全放电,NaCl足量,且电解产生的Cl2全部逸出,电解前后忽略溶液体积的变化,则电解结束后所得溶液的pH=________。

(4) 将一定量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2.0 L的恒容密闭容器中,发生以下反应:

CO(g)+H2O(g) 满分5 manfen5.comCO2(g)+H2(g)。得到如下数据:

温度/

起始量/mol

平衡量/mol

达到平衡所

需时间/min

H2O

CO

H2

CO

 

900

1.0

2.0

0.4

1.6

3.0

通过计算求出该反应的平衡常数(结果保留两位有效数字)________。改变反应的某一条件,反应进行到t min时,测得混合气体中CO2的物质的量为0.6 mol。若用200 mL 5 mol/L的NaOH溶液将其完全吸收,反应的离子方程式为(用一个离子方程式表示)________________________。

(5) 工业生产是把水煤气中的混合气体经过处理后获得的较纯H2用于合成氨。合成氨反应原理为N2(g)+3H2(g) 满分5 manfen5.com2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1。实验室模拟化工生产,分别在不同实验条件下反应,N2浓度随时间变化如图甲所示。

请回答下列问题:与实验比较,实验改变的条件为____________________。

实验比实验的温度要高,其他条件相同,请在图乙中画出实验和实验中NH3浓度随时间变化的示意图。

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(15)二氧化氯是黄绿色的气体,可用于水体消毒与废水处理。一种制备方法为:

__H2C2O4 +__NaClO3 +__H2SO4 →__Na2SO4+__CO2↑ +__ClO2↑ +__H2O

完成下列填空:

(1)配平上述反应方程式,该反应的还原产物是__________________________。

(2)该反应每产生0.2 mol ClO2,需要消耗草酸晶体(H2C2O4·2H2O)_________g。

(3)上述反应物中属于第三周期的元素的原子半径大小顺序是__________________________, 

其中原子半径最大的元素最外层电子云形状为___________________________。

(4)二氧化氯具有强氧化性,能漂白有色物质,其漂白原理与__________相同。(写一种)

(5)二氧化氯能净化有毒废水中的氰化钠(NaCN),生成NaCl、CO2和N2,请写出此反应的离子方程式:_______________________________________________。

(6)上述反应产物NaCl中含有 __________键,工业上用电解熔融的氯化钠制备金属钠,氯气在_________(写电极名称)产生。

 

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利用反应6NO2+8NH3=7N2+12H2O构成电池的方法,既能实现有效消除氮氧化物的排放,减轻环境污染,又能充分利用化学能,装置如图所示。下列说法不正确的是(     ) 

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A.电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极

B.为使电池持续放电,离子交换膜需选用阴离子交换膜

C. 电极A极反应式为:2NH3-6e-=N2+6H+

D. 当有4.48LNO2(标准状况) 被处理时,转移电子为0.8mol

 

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NH3可消除NO的污染反应方程式为:6NO+4NH3 5N2+6H2O。现有NONH3的混合物1 mol充分反应,还原产物比氧化产物1.4 g。则下列判断中正确的是(     ) 

A产生氮气为5.6 L         

B.有0.3 mol NO被氧化

C.生成氧化产物2.8 g       

D.原混合物中NO与NH3的物质的量之比可能为3 : 2

 

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